用于擴(kuò)展示波器帶寬和采樣率的諧波時(shí)域交織的制作方法
【專利摘要】公開了用于擴(kuò)展示波器帶寬和采樣率的諧波時(shí)域交織。諧波時(shí)間交織（HTI）系統(tǒng)可以包括將提供基準(zhǔn)信號(hào)的采樣時(shí)鐘、用于接收基準(zhǔn)信號(hào)和第二輸入的求和部件、用于接收輸入信號(hào)的分離器部件以及每個(gè)從分離器接收輸出的多個(gè)延遲塊。HTI系統(tǒng)還可以包括用于從采樣時(shí)鐘接收基準(zhǔn)信號(hào)并從每個(gè)混頻部件接收輸出的數(shù)字化部件，以及用于從每個(gè)數(shù)字化部件接收輸出的多相位濾波器矩陣塊。HTI系統(tǒng)還可以包括用于從多相位濾波器矩陣塊接收輸出并從每個(gè)數(shù)字化器接收交織時(shí)域信號(hào)樣本以產(chǎn)生重構(gòu)波形的交織重構(gòu)塊。
【專利說(shuō)明】用于擴(kuò)展示波器帶寬和采樣率的諧波時(shí)域交織

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 公開技術(shù)一般地涉及示波器且更特別地涉及用于擴(kuò)展示波器的帶寬和采樣率的 諧波時(shí)間交織（HTI)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在過(guò)去的十年中，某些公司已使用混頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)使帶寬倍增，并且一些現(xiàn)在 在使用此技術(shù)的帶寬和采樣率兩者方面引領(lǐng)市場(chǎng)。還已使用波段覆蓋混頻器技術(shù)。一些公 司已探索數(shù)字帶寬交織（DBI)，其使用具有一個(gè)波段的每個(gè)通道一個(gè)混頻器而使用軟件混 頻器來(lái)構(gòu)建信號(hào)以用于重構(gòu)。至少一個(gè)公司已經(jīng)開發(fā)了雙通道60 GHz示波器，其使用混頻 器來(lái)增加帶寬，但是被用于此的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)前是未知的。
[0003] 至少一個(gè)公司已經(jīng)采取使用一個(gè)通道來(lái)在多次采集內(nèi)使帶寬倍增的連續(xù)多采集 方法。還已探索了任何一般混頻器諧波配置的諧波混頻器的概念，其在信號(hào)的基準(zhǔn)振蕩器 總和中包括I. 〇因數(shù)。還存在異步時(shí)間交織（ATI)應(yīng)用，其也是在每個(gè)通道上具有多個(gè)被 覆蓋波段的諧波混頻器方法。在過(guò)去十年中已經(jīng)考慮了混頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布局的許多其他配 置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 公開技術(shù)的實(shí)施例一般地針對(duì)用于擴(kuò)展示波器采集系統(tǒng)中的帶寬和采樣率的技 術(shù)。此類技術(shù)一般地包括在到標(biāo)準(zhǔn)交織數(shù)字化器塊的路徑中使用模擬混頻器。此類技術(shù)使 得能夠使用所有數(shù)字化器的輸出的簡(jiǎn)單時(shí)域交織來(lái)執(zhí)行信號(hào)重構(gòu)，因此與其他技術(shù)(例如， 數(shù)字帶寬交織（DBI)或異步時(shí)間交織（ATI))將需要的相比要求較少的數(shù)字信號(hào)處理（DSP) 以執(zhí)行重構(gòu)。公開技術(shù)的實(shí)施例提供了許多優(yōu)點(diǎn)，包括關(guān)于系統(tǒng)中的數(shù)字化器的現(xiàn)有帶寬 和采樣率能力的使用的更大效率。實(shí)施例還提供了優(yōu)化延遲能力，例如以優(yōu)化混頻器LO諧 波的相位以便使信噪比（SNR)最大化。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005] 圖1是圖示出根據(jù)公開技術(shù)的某些實(shí)施例的諧波時(shí)間交織（HTI)架構(gòu)的示例的框 圖。
[0006] 圖2圖示出具有在時(shí)間基準(zhǔn)位置處對(duì)準(zhǔn)的諧波峰值的到圖1的HTI架構(gòu)的混頻器 的LO信號(hào)輸入的圖形表不的第一不例。
[0007] 圖3圖示出具有相對(duì)于在如圖2中的時(shí)間基準(zhǔn)位置處的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)而言處于不同時(shí) 間對(duì)準(zhǔn)的諧波的到混頻器的LO信號(hào)輸入的圖形表示的第二示例。
[0008] 圖4是圖示出根據(jù)公開技術(shù)的某些實(shí)施例的4路HTI架構(gòu)的示例的框圖。
[0009] 圖5圖示出用于圖4的4路HTI架構(gòu)的50GHz的數(shù)字化器fs的混頻頻譜的圖形 表示的示例。
[0010] 圖6是圖示出根據(jù)公開技術(shù)的某些實(shí)施例的3路HTI架構(gòu)的示例的框圖。
[0011] 圖7圖示出用于圖6的3路HTI架構(gòu)的50GHz的數(shù)字化器fs的混頻頻譜的圖形 表示的示例。
[0012] 圖8是圖示出根據(jù)公開技術(shù)的某些實(shí)施例的2路HTI架構(gòu)的示例的框圖。
[0013] 圖9圖示出用于圖8的2路HTI架構(gòu)的50GHz的數(shù)字化器fs的混頻頻譜的圖形 表示的示例。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 公開技術(shù)一般地針對(duì)諧波時(shí)間交織（HTI)，其是在前端使用諧波混頻器來(lái)將帶寬 和采樣率增加至比系統(tǒng)中的單獨(dú)數(shù)字化器能夠支持的更高的新示波器采集系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 在由HTI相比于其他技術(shù)(例如，ATI和DBI)所提供的許多優(yōu)點(diǎn)之中的是其不要求軟件混 頻功能以重構(gòu)信號(hào)；相反地，其簡(jiǎn)單地要求執(zhí)行M個(gè)數(shù)字化器的輸出的M路時(shí)域交織。這可 以通過(guò)對(duì)所有混頻器施加具有諧波的相同基準(zhǔn)振蕩器輸入并通過(guò)向到每個(gè)混頻器的輸入 射頻（RF)信號(hào)提供不同延遲來(lái)實(shí)現(xiàn)。從振蕩器和乘法器電路生成混頻器基準(zhǔn)諧波，并且可 以針對(duì)優(yōu)化相位關(guān)系對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)以使到混頻器LO輸入中的信噪比（SNR)最大化。
[0015] 圖1是圖示出根據(jù)公開技術(shù)的某些實(shí)施例的諧波時(shí)間交織（HTI)架構(gòu)100的示例 的框圖。該架構(gòu)可以等效于標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)域交織（TDI)數(shù)字化器系統(tǒng)的方式操作。標(biāo)準(zhǔn)范圍 數(shù)字化器在到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入處具有混頻器。此混頻器常常稱為采樣和保持電路?；鶞?zhǔn) 輸入上的脈沖串被與輸入信號(hào)相乘，并且結(jié)果在A/D轉(zhuǎn)換器生成要存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的二進(jìn) 制數(shù)的同時(shí)被存儲(chǔ)在模擬電路中。當(dāng)前通過(guò)使每個(gè)管道中的數(shù)字化器的采樣時(shí)鐘延遲來(lái)對(duì) 多個(gè)數(shù)字化器進(jìn)行時(shí)間交織。因此，通過(guò)使來(lái)自每個(gè)數(shù)字化器管道的輸出數(shù)據(jù)樣本交織來(lái) 執(zhí)行信號(hào)重構(gòu)。
[0016] 在示例100中，使輸入X通過(guò)M路分離器110,來(lái)自那里的輸出通過(guò)相應(yīng)的延遲 112A-n至混頻器114A-n，其以以下方式和配置而位于數(shù)字化器116A-n前面：允許增加帶寬 和采樣率兩者超過(guò)單獨(dú)數(shù)字化器116A-n能夠做的、同時(shí)在僅有時(shí)間交織而沒有附加數(shù)字 信號(hào)處理（DSP)的情況下并發(fā)地執(zhí)行重構(gòu)。
[0017] 采樣時(shí)鐘102基準(zhǔn)信號(hào)的頻域頻譜也是頻域中的一系列脈沖，其中，諧波的頻率 間隔直接地與采樣時(shí)鐘102的脈沖之間的時(shí)段有關(guān)。在以下等式中示出了該關(guān)系。

【權(quán)利要求】
1. 一種諧波時(shí)間交織（HTI)系統(tǒng)，包括： 采樣時(shí)鐘，被配置成提供基準(zhǔn)信號(hào)； 求和部件，被配置成接收第一輸入處的基準(zhǔn)信號(hào)和第二輸入以接收從基準(zhǔn)信號(hào)得到的 延遲的諧波信號(hào)，求和部件產(chǎn)生求和后的基準(zhǔn)信號(hào)； 分離器部件，被配置成接收輸入信號(hào)并且具有多個(gè)輸出，用于在多個(gè)輸出的每一個(gè)處 發(fā)展相應(yīng)的輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)展示與輸入信號(hào)基本上相同的帶寬； 第一多個(gè)延遲塊，每個(gè)被配置成從分離器接收相應(yīng)的輸出信號(hào)； 多個(gè)混頻部件，每個(gè)被配置成從求和部件接收求和后的基準(zhǔn)信號(hào)，和從第一多個(gè)延遲 塊中的對(duì)應(yīng)一個(gè)接收輸出信號(hào)； 多個(gè)數(shù)字化部件，每個(gè)被配置成從采樣時(shí)鐘接收基準(zhǔn)信號(hào)，和從多個(gè)混頻部件中的對(duì) 應(yīng)一個(gè)接收輸出；以及 控制器，其實(shí)現(xiàn)多相位濾波器矩陣塊，所述多相位濾波器矩陣塊被配置成從多個(gè)數(shù)字 化部件中的每一個(gè)接收輸出，并且實(shí)現(xiàn)交織重構(gòu)塊，所述交織重構(gòu)塊被配置成從多相位濾 波器矩陣塊接收輸出和從每個(gè)數(shù)字化器接收交織時(shí)域信號(hào)樣本，以產(chǎn)生輸入信號(hào)的基本上 全帶寬的數(shù)字表示。
2. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，所產(chǎn)生的輸入信號(hào)的表示具有比從數(shù)字化器 輸出的初始采樣波形更高的采樣率。
3. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，還包括： 帶寬增強(qiáng)（BWE)濾波器，被配置成修正重構(gòu)波形的相位和量值。
4. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，還包括： 多個(gè)頻率乘法器，每個(gè)被配置成從采樣時(shí)鐘接收基準(zhǔn)信號(hào)以產(chǎn)生諧波信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求4所述的HTI系統(tǒng)，還包括： 第二多個(gè)延遲塊，每個(gè)被配置成從多個(gè)頻率乘法器中的對(duì)應(yīng)一個(gè)接收輸出以產(chǎn)生延遲 的諧波信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求5所述的HTI系統(tǒng)，其中，求和部件還被配置成從第二多個(gè)延遲塊中的 每一個(gè)接收輸出。
7. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，第一多個(gè)延遲塊包括四個(gè)延遲塊，多個(gè)混頻部 件包括四個(gè)混頻部件，并且多個(gè)數(shù)字化部件包括四個(gè)數(shù)字化部件。
8. 如權(quán)利要求7所述的HTI系統(tǒng)，還包括： 頻率乘法器，被配置成從采樣時(shí)鐘接收基準(zhǔn)信號(hào)；以及 輔延遲塊，被配置成從頻率乘法器接收輸出。
9. 如權(quán)利要求8所述的HTI系統(tǒng)，其中，求和部件還被配置成從輔延遲塊接收輸出。
10. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，第一多個(gè)延遲塊包括三個(gè)延遲塊，多個(gè)混頻 部件包括三個(gè)混頻部件，并且多個(gè)數(shù)字化部件包括三個(gè)數(shù)字化部件。
11. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，第一多個(gè)延遲塊包括兩個(gè)延遲塊，多個(gè)混頻 部件包括兩個(gè)混頻部件，并且多個(gè)數(shù)字化部件包括兩個(gè)數(shù)字化部件。
12. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，到求和部件的第二輸入是對(duì)應(yīng)于基本上為 1.0的因數(shù)的dc值。
13. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，輸入信號(hào)是射頻（RF)信號(hào)。
14. 如權(quán)利要求13所述的HTI系統(tǒng)，其中，第一多個(gè)延遲塊是RF延遲塊。
15. 如權(quán)利要求1所述的HTI系統(tǒng)，其中，輸入信號(hào)是從DC直至多個(gè)數(shù)字化部件中的 每一個(gè)的帶寬的M倍的最大頻率的寬帶信號(hào)，其中，M表示數(shù)字化部件的數(shù)目。
16. 如權(quán)利要求7所述的HTI系統(tǒng)，其中，輸入信號(hào)是從DC直至多個(gè)數(shù)字化部件中的 每一個(gè)的帶寬的4倍的最大頻率的寬帶信號(hào)。
17. 如權(quán)利要求10所述的HTI系統(tǒng)，其中，輸入信號(hào)是從DC直至多個(gè)數(shù)字化部件中的 每一個(gè)的帶寬的3倍的最大頻率的寬帶信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求11所述的HTI系統(tǒng)，其中，輸入信號(hào)是從DC直至多個(gè)數(shù)字化部件中的 每一個(gè)的帶寬的2倍的最大頻率的寬帶信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R13/02GK104459256SQ201410463024
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】J.J.皮克德 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司